Ganzheitliches Schweißkonzept für großformatige Rohrsegmente

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Oerlikon Schweißtechnik GmbH

Bald stand bei der Wahl der qualitätsentscheidenden Fügeverfahren das Unterpulver-Schweißen – UP-Schweißen – fest (Bild 4). Unter dem Gesichtspunkt der Ganzheitlichkeit schloss das sowohl die Auswahl und Lieferung der Schweißsysteme als auch der Schweißzusatzwerkstoffe, -pulver und Schutzgase und das gemeinsame Ausarbeiten der Schweißanweisungen ein – der Welding Procedure Specification (WPS). Daher fiel die Wahl schließlich auf Oerlikon als Partner.

Die automatisierte Produktionslinie gliedert sich in sechs Stationen

Bei Oerlikon entwickelten die Experten die Rahmenbedingungen für die UP-Schweißprozesse. Dabei gingen die Erfahrungen beider Partner ein. Weserwind verfügt über wesentliches Know-how zu den Werkstoffen: Der für die Tripoden verwendete Stahl S355G8+M hat einen relativ geringen Kohlenstoffanteil und erfüllt die geforderte Kerbschlagzähigkeit noch bei –60° C.

Oerlikon brachte übergreifende Kenntnisse aus Schweißsystemen, eigenen Schweißpulvern sowie UP-Drahtelektroden ein – eingeschlossen das Know-how des weltweit größten Gasherstellers, der Muttergesellschaft Air Liquide. Auf dieser Grundlage führten die Partner zahlreiche Schweißversuche durch. Verbindlich waren die Vorschriften des Germanischen Lloyd (GL Wind oder GL OT) – sie gehen weit über die im Binnenmarkt gültige DIN 15614 hinaus und sind Grundlage für über 20 Verfahrensprüfungen.

Die gefundenen schweißtechnischen Lösungen sind innovativ unter verschiedenen Aspekten. Eine Besonderheit besteht zum Beispiel darin, dass beim Rundnahtschweißen die Umfangs- oder Drehgeschwindigkeit und beim Längsschweißen die Vorschubgeschwindigkeit der Rohrelemente mit der WPS abgestimmt sind. Für individuelle Gegebenheiten können die Parameter im Bereich von 10 % variiert werden.

Die automatisierte Produktionslinie gliedert sich in sechs Stationen. In der Schussmontage schweißt ein Mitarbeiter mit der automatisierten UP-Schweißanlage die gehefteten Schüsse in Längsrichtung von innen und außen. Die Fuge für die Innennaht nimmt mit einem 60°-Winkel ein Drittel der Wanddicke ein. Nach dem Schweißen von Wurzel-, Füll- und Decklagen fräst ein Fertigungsfachmann von außen eine Nut von 8° bis in die von innen geschweißte Wurzel. Anschließend füllt er die Fuge mit UP-Raupen bis zur Decklage. Die Längsnaht-Schweißstation kann bei Bedarf auch Rundnähte fügen (Bild 5).

Bei Längsausrichtung der Rohrteile sind nur 3 mm Abweichung zulässig

An das Fügen der Längsnaht schließt sich die Ausricht- und Heftstation der Gruppenanlage an. Sie vereint zwei Schüsse zu einem Zwilling. Dabei sind die Vorgaben für die Maßtoleranzen überaus anspruchsvoll: So beträgt der höchstzulässige Versatz in radialer Richtung 3 mm – bezogen auf 6000 mm Durchmesser also nur 0,05 %!

Dabei ist zu berücksichtigen, dass die meisten zu fügenden Teile nicht zylindrisch, sondern konisch sind. Ein Teil von ihnen ist außerdem nicht kreissymmetrisch. Das bedeutet, dass die Rohrteile während des Schweißens äußerst sorgfältig in die richtige Stellung gebracht werden müssen. Ähnlich hohe Anforderungen an die Genauigkeit stellt auch die Längsausrichtung. In diesem Fall, beim sogenannten Spaltmaß, sind lediglich 1 bis 3 mm Abweichung zulässig.

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